Physics of auroral phenomena : proceedings of the 37th Annual seminar, Apatity, 25 - 28 February, 2014 / [ed. board: A. G. Yahnin, N. V. Semenova]. - Апатиты : Изд-во Кольского научного центра РАН, 2014. - 125 с. : ил., табл.

JI.JJ . Лазутин бури, как это можно проверить? Первый и основной применяемый способ - соответствие суммы заданных входными параметрами токовых систем, их изменения во времени, измеренному временному ходу Dst- индекса. Как правило, модели проходят эту проверку хорошо. Но это проверка соответствия только по изменению магнитного поля на поверхности Земли в районе экватора. Как точно моделируется магнитное поле в других областях трехмерной магнитосферы? Альтернативным источником информации служат солнечные протоны. Глубина проникновения протонов в магнитосферу, и зависимость глубины от энергии могут сказать, соответствует или не соответствует модель магнитосферы реальной структуре магнитного поля. Протоны разных энергий при регулярной структуре поля должны проникать на разную глубину, более энергичные ближе к Земле. Измеренные же на практике границы проникновения часто оказывались одинаковыми (см. рис. 4 -1а). Для объяснения этого эффекта может работать конфигурация, показанная на рис. 2-1. Рисунок 2-1. Конфигурация силовых линий магнитного поля на главной фазе бури по ГП протонов CKJI Внешнюю квазидипольную область слабого магнитного поля преодолевают частицы всех энергий, а затем попадают в область вытянутых силовых линий и добираются до внутренней дипольной области, где протоны останавливаются без разброса по энергиям на одном расстоянии от Земли. [Лазутин и др., 2011]. Такая структура магнитного поля может приводить к тому, что внешняя и внутренняя области магнитосферы меняются несинхронно. Подтверждение этой картины дало нам сравнение динамики границы проникновения с временным ходом Dst-вариации. Пример такого сравнения показан на рис. 2-2. Протоны, реагируя на структуру внешней части магнитосферы, возвращаются в добуревые границы раньше, когда кольцевой ток все еще достаточно велик, и внутренняя части магнитосферы ослаблена, что приводит к вытягиванию внутренних силовых линий. 24:1 1.2001 Рисунок 2-2. Сравнение временного хода Dst и границы проникновения протонов CKJI. Зная временную структуру магнитного (и электрического) поля можно было бы точно воспроизвести и динамику радиационных поясов Земли. Отсутствие точных динамических моделей магнитного поля, конкретных для каждой магнитной бури, остается главной трудностью в описании динамики частиц во время магнитных бурь. Движение частиц в магнитном и электрическом полях происходят под действием силы Лоренца: F=Fz +Fm = еЕ + e/c[VxB ] . Магнитная составляющая силы действует по нормали к направлению движения частицы и поэтому изменения ее энергии не происходит. Траекторию заряженной частицы в магнитосфере можно разделить на три циклических составляющих - ларморовское вращение, осцилляции вдоль силовой линии между зеркальными точками и магнитный дрейф вокруг Земли. При достаточно медленном изменении магнитного поля сохраняется три инварианта движения - магнитный момент, длина пути между зеркальными точками и суммарный магнитный поток по нормали к плоскости, описываемой траекторией магнитного дрейфа. Электрическое поле, направленное по нормали к магнитным силовым линиям вызывает ЕхВ дрейф частицы с изменением поперечной энергии, продольное электрическое поле, если таковое случается, приводит к изменению продольной энергии. Переменные поля также способны менять траекторию и энергию частиц в случае резонанса с указанными выше частотами осцилляции частицы Изложение вопросов взаимодействия волна-частица можно встретить во многих монографиях и статьях например в работе [Spritz, 2008]. 3. Внешний радиационный пояс. Электроны - киллеры В этом разделе мы будем говорить о внешнем электронном поясе, который испытывает во время магнитной бури самые сильные изменения. Особое внимание к динамике релятивистских электронов (0 3-10 МэВ) связано также и с возможным их отрицательным воздействием на элементы радиоэлектроники космических аппаратов. На рис. 3-1 приведена суммарная схема потерь и возрастаний, опубликованная МакИлвайном полвека назад [Mcllwain, 1966], и до сих пор остается актуальна. 30